Vedremo qui alcuni concetti di base, che serviranno per calcolare il consumo quotidiano di elettricità, in modo tale da determinare l’autonomia del parco batterie installato a bordo.
Di una qualsiasi corrente elettrica si possono misurare tensione e intensità. La tensione si misura in Volt (abbreviata in V).
L’intensità di corrente, invece, si misura in Ampere ( A ).
Qualsiasi apparecchio elettrico, quando è in funzione, utilizza energia e quindi determina un consumo di energia.
Sulla nostra barca, le batterie hanno il compito di accumulare energia elettrica, immagazzinandola al loro interno quando sono collegate ad una sorgente di corrente (come il caricabatterie o l’alternatore del motore in funzione) e rilasciandola successivamente per alimentare le utenze di bordo.
Si chiama capacità di una batteria la misura della quantità di energia elettrica che essa riesce ad immagazzinare, e si esprime in Ampere per ora (abbreviato in Ah).
Una classica batteria con elementi in piombo immersi in soluzione di acido solforico, può sopportare scariche non superiori al 50% della sua capacità nominale, pena il suo danneggiamento irreversibile. Per le batterie al gel questo valore è solo di poco superiore.
Questo vuol dire che, se la nostra batteria ha una capacità di 100 Ah, potrà erogarne solo 50 prima che sia del tutto scarica.
Quando è completamente carica, la tensione ai poli di una batteria è di circa 12.8V, mentre quando è del tutto scarica la sua tensione arriva ad 11V. In ogni caso bisogna sempre stare attenti a non far scendere la tensione al di sotto dei 10.8V, altrimenti la batteria si rovinerà irrimediabilmente.
Proprio per evitare questo danno irreversibile, i quadri elettrici di molte imbarcazioni moderne sono dotati di un dispositivo elettronico che provvede a staccare le utenze che consumano maggiormente (per esempio il frigorifero) quando la tensione raggiunge questo valore limite di 10.8V.
Fatte queste premesse, diventa molto semplice calcolare l’autonomia del nostro parco batterie, una volta calcolati i consumi di tutti i dispositivi elettrici di bordo.
Per far questo dobbiamo per prima cosa conoscere l’assorbimento di corrente (misurato in Ampere) di ciascuno di questi e moltiplicare questo valore per le rispettive ore di funzionamento nel corso della giornata.
Per esempio, supponiamo che il compressore del frigorifero (uno degli apparecchi più voraci a bordo) assorba 5 Ampere e che, per mantenere la temperatura impostata, questo funzioni per 20 minuti ogni ora. In sostanza stiamo supponendo che sia in funzione per un terzo del tempo totale, quindi per 8 ore al giorno. Nell’arco delle 24 ore, quindi, il nostro frigorifero succhierà dalle batterie ben 40 Ampere*Ora (5A x 8h = 40Ah)
In sole 24 ore, quindi, avrà consumato quasi tutta la carica della nostra ipotetica batteria da 100Ah: per l’esattezza avrà utilizzato l’80% della sua carica utile che, lo ricordo, è di soli 50Ah.
Ma come facciamo a sapere quanti Ampere assorbe il frigo o un altro apparecchio qualsiasi? Beh, basta dare un’occhiata al libretto delle istruzioni. Troveremo certamente la potenza espressa in Watt. Dalla potenza possiamo calcolare l’intensità (Ampere) semplicemente dividendo la potenza per la tensione (nel nostro caso i 12 Volt della batteria).
Quindi, se la potenza del frigo fosse di 60W, la corrente assorbita sarebbe 60W / 12V = 5A
Il calcolo che abbiamo fatto per il frigo, naturalmente deve essere replicato per tutte le altre utenze, quali lampadine, apparecchiature elettroniche tipo radar, GPS, ecc.
Ricordate: ogni valore di corrente espresso in Ampere va moltiplicato per l’effettivo tempo di utilizzo espresso in ore ed il risultato va sommato ai precedenti, fino ad ottenere il valore totale della energia elettrica consumata nell’arco delle 24 ore.
La stessa quantità di energia elettrica dovrà essere in qualche modo fornita ogni giorno alle batterie per evitare che si scarichino.
Come scegliere le batterie
Le batterie dei servizi sono uno dei componenti più importanti dell'impianto elettrico, a cui affidiamo buona parte del nostro confort a bordo.
Eppure sono oggetti poco compresi dalla stragrande maggioranza delle persone tanto che, al momento dell'acquisto, spesso sono disorientate fra le migliaia di proposte del mercato e non sanno compiere una scelta adeguata alle loro necessità.
Prima di proseguire nei dettagli tecnici, lasciatemi introdurre alcuni concetti base, anche se saranno scontati per molti di voi:
Cos'è una batteria
Detta anche Accumulatore di carica elettrica, una batteria non è altro che un serbatoio di immagazzinamento di energia elettrica. Sì, proprio un serbatoio come quello dell'acqua o del gasolio. Solo che la batteria immagazzina energia elettrica invece che acqua o gasolio.
Il serbatoio dell'acqua può avere capacità diverse (numero di litri), così come la batteria può avere capacità diverse (numero di Ampereora – abbreviato in Ah).
Il serbatoio dell'acqua si riempie con acqua dalla canna o dal dissalatore, la batteria si riempie fornendo energia con generatori di corrente (alternatore, pannelli solari, caricabatteria da banchina, ecc.)
Il serbatoio dell'acqua si scarica aprendo il rubinetto della doccia, la batteria si scarica accendendo la luce o azionando il frigorifero.
Come vedete le analogie sono molte, e con questi semplici esempi abbiamo già introdotto una grandezza importante: La capacità di una batteria.
Questa dunque si misura in Ah (Ampere x ora, ma NON Ampere/ora) e si intuisce che maggiore è la capacità, maggiore sarà l'autonomia energetica.
Per aumentare la capacità possiamo installare più batterie collegandole in parallelo fra di loro. In questo modo la capacità totale del banco batterie sarà uguale alla somma delle capacità delle singole batterie che compongono il banco. Sarebbe bene utilizzare a questo scopo sempre batterie uguali, di capacità identica, di marca identica ed acquistate nello stesso momento. In caso contrario si potrebbero danneggiare.
Le tecnologie costruttive delle batterie al piombo. Le normali batterie a piombo-acido si trovano sul mercato principalmente in tre diverse categorie costruttive:
Eppure sono oggetti poco compresi dalla stragrande maggioranza delle persone tanto che, al momento dell'acquisto, spesso sono disorientate fra le migliaia di proposte del mercato e non sanno compiere una scelta adeguata alle loro necessità.
Prima di proseguire nei dettagli tecnici, lasciatemi introdurre alcuni concetti base, anche se saranno scontati per molti di voi:
Cos'è una batteria
Detta anche Accumulatore di carica elettrica, una batteria non è altro che un serbatoio di immagazzinamento di energia elettrica. Sì, proprio un serbatoio come quello dell'acqua o del gasolio. Solo che la batteria immagazzina energia elettrica invece che acqua o gasolio.
Il serbatoio dell'acqua può avere capacità diverse (numero di litri), così come la batteria può avere capacità diverse (numero di Ampereora – abbreviato in Ah).
Il serbatoio dell'acqua si riempie con acqua dalla canna o dal dissalatore, la batteria si riempie fornendo energia con generatori di corrente (alternatore, pannelli solari, caricabatteria da banchina, ecc.)
Il serbatoio dell'acqua si scarica aprendo il rubinetto della doccia, la batteria si scarica accendendo la luce o azionando il frigorifero.
Come vedete le analogie sono molte, e con questi semplici esempi abbiamo già introdotto una grandezza importante: La capacità di una batteria.
Questa dunque si misura in Ah (Ampere x ora, ma NON Ampere/ora) e si intuisce che maggiore è la capacità, maggiore sarà l'autonomia energetica.
Per aumentare la capacità possiamo installare più batterie collegandole in parallelo fra di loro. In questo modo la capacità totale del banco batterie sarà uguale alla somma delle capacità delle singole batterie che compongono il banco. Sarebbe bene utilizzare a questo scopo sempre batterie uguali, di capacità identica, di marca identica ed acquistate nello stesso momento. In caso contrario si potrebbero danneggiare.
Le tecnologie costruttive delle batterie al piombo. Le normali batterie a piombo-acido si trovano sul mercato principalmente in tre diverse categorie costruttive:
- Batterie ad acido libero (o elettrolita liquido)
- Batterie AGM (Absorbed Glass Matt)
- Batterie al Gel
La differenza tra questi tre tipi sta solo nel tipo di elettrolita in cui sono immerse le piastre di piombo.
Nelle prime (batterie ad elettrolita liquido) si tratta di una semplice soluzione liquida di acqua distillata ed acido solforico. Lo svantaggio di queste batterie è che non devono essere inclinate troppo in quanto si potrebbe verificare fuoriuscita di acido con tutti i problemi conseguenti. Anche le cosiddette "batterie sigillate", infatti, non sono mai completamente stagne. Stesso problema, anche di entità maggiore, nel caso di urti con conseguente rottura dell'involucro.
Nelle batterie AGM le piastre di piombo sono "annegate" in una specie di spugna di fibra di vetro, imbevuta di elettrolita, che è sempre una soluzione di acido solforico. In questo modo, non essendoci liquido libero, la batteria risulta molto più sicura specialmente per un utilizzo estremo come quello marino, in cui le virazioni, le accelerazioni sotto i colpi del mare e soprattutto gli angoli di sbandamento elevati, sono all'ordine del giorno. Una batteria AGM, pertanto, è priva di rischi derivanti dalla fuoriuscita di acido liquido e può essere utilizzata anche capovolta. Inoltre è una batteria veramente senza manutenzione. Un altro vantaggio solitamente insito nelle batterie AGM è che queste, avendo una bassa resistenza interna, possono essere caricate più velocemente (con correnti maggiori) rispetto agli altri tipi di batterie.
Le batterie al gel hanno anch'esse molti dei vantaggi delle AGM, nel senso che l'elettrolita è composto da un gel invece che da fibra di vetro, ma la sostanza non cambia e la sicurezza nei confronti delle eventuali perdite di liquido acido è comunque garantita. Ciò che differenzia le batterie AGM da quelle al gel è la corrente di spunto, che nelle prime è decisamente maggiore e paragonabile a quelle ad elettrolita liquido. Per questo motivo una batteria AGM può essere utilizzata come batteria da avviamento motore, mentre invece una batteria al gel sarebbe meno indicata in quanto potrebbe non riuscire a fornire la potenza necessaria allo spunto del motorino di avviamento.
Altra caratteristica peculiare delle batterie al gel è che sono più delicate nella fase di ricarica e bisogna quindi disporre di caricabatterie che supportano specificatamente questo tipo di batterie. Se la tensione fornita dal caricabatterie fosse troppo elevata, infatti, si rischierebbe la formazione di bollicine di idrogeno all'interno del gel, con conseguente danneggiamento della batteria.
Batterie per scariche profonde (Deep Cycle)
Le analogie e differenze tra i tre tipi principali finiscono qui.
Avrete notato che non abbiamo nemmeno citato il tipo di utilizzo (servizi o avviamento) di queste batterie. Sì, ho detto che una batteria al gel non è molto indicata per l'avviamento del motore, ma invece per i servizi? Quale è meglio utilizzare?
Sono in molti a pensare che il tipo di utilizzo di una batteria (avviamento o servizi) sia strettamente legato alla tecnologia costruttiva (liquido, AGM o gel), ma in verità non è affatto così!
Sono altre, infatti, le caratteristiche che rendono una batteria più adatta all'uno o all'altro utilizzo, e di norma hanno poco a che vedere con il fatto che sia AGM, al gel o altro.
Troviamo infatti in commercio batterie AGM adatte all'avviamento (quelle di cui sono dotate moltissime auto moderne), così come si trovano ottime batterie adatte ai servizi, con tecnologia ad elettrolita liquido.
In generale, una batteria per avviamento è progettata in modo da avere altissime correnti di spunto, ma per contro non è mai in grado di sopportare le cosiddette scariche profonde. In altre parole, una batteria di questo tipo, di solito non viene mai scaricata più del 10% della sua capacità nominale, e in questo modo la sua vita sarà di circa 4-5 anni.
Le batterie utilizzate per i servizi, invece, devono avere caratteristiche molto diverse. Non è importante che abbiano altissime correnti di spunto, ma invece devono resistere a molti cicli di scarica profonda senza accusare danni.
Una cosa comune a tutte le batterie al piombo è questa:
Il numero di cicli di carica/scarica che si potranno ottenere prima che la batteria "muoia" è inversamente proporzionale alla profondità di scarica. In altre parole, se prendiamo una qualsiasi batteria, questa potrà essere scaricata del 10% un certo numero di volte prima di buttarla. Ma se invece del 10% la scaricassimo del 50%, la stessa batteria durerebbe molto meno.
Nelle prime (batterie ad elettrolita liquido) si tratta di una semplice soluzione liquida di acqua distillata ed acido solforico. Lo svantaggio di queste batterie è che non devono essere inclinate troppo in quanto si potrebbe verificare fuoriuscita di acido con tutti i problemi conseguenti. Anche le cosiddette "batterie sigillate", infatti, non sono mai completamente stagne. Stesso problema, anche di entità maggiore, nel caso di urti con conseguente rottura dell'involucro.
Nelle batterie AGM le piastre di piombo sono "annegate" in una specie di spugna di fibra di vetro, imbevuta di elettrolita, che è sempre una soluzione di acido solforico. In questo modo, non essendoci liquido libero, la batteria risulta molto più sicura specialmente per un utilizzo estremo come quello marino, in cui le virazioni, le accelerazioni sotto i colpi del mare e soprattutto gli angoli di sbandamento elevati, sono all'ordine del giorno. Una batteria AGM, pertanto, è priva di rischi derivanti dalla fuoriuscita di acido liquido e può essere utilizzata anche capovolta. Inoltre è una batteria veramente senza manutenzione. Un altro vantaggio solitamente insito nelle batterie AGM è che queste, avendo una bassa resistenza interna, possono essere caricate più velocemente (con correnti maggiori) rispetto agli altri tipi di batterie.
Le batterie al gel hanno anch'esse molti dei vantaggi delle AGM, nel senso che l'elettrolita è composto da un gel invece che da fibra di vetro, ma la sostanza non cambia e la sicurezza nei confronti delle eventuali perdite di liquido acido è comunque garantita. Ciò che differenzia le batterie AGM da quelle al gel è la corrente di spunto, che nelle prime è decisamente maggiore e paragonabile a quelle ad elettrolita liquido. Per questo motivo una batteria AGM può essere utilizzata come batteria da avviamento motore, mentre invece una batteria al gel sarebbe meno indicata in quanto potrebbe non riuscire a fornire la potenza necessaria allo spunto del motorino di avviamento.
Altra caratteristica peculiare delle batterie al gel è che sono più delicate nella fase di ricarica e bisogna quindi disporre di caricabatterie che supportano specificatamente questo tipo di batterie. Se la tensione fornita dal caricabatterie fosse troppo elevata, infatti, si rischierebbe la formazione di bollicine di idrogeno all'interno del gel, con conseguente danneggiamento della batteria.
Batterie per scariche profonde (Deep Cycle)
Le analogie e differenze tra i tre tipi principali finiscono qui.
Avrete notato che non abbiamo nemmeno citato il tipo di utilizzo (servizi o avviamento) di queste batterie. Sì, ho detto che una batteria al gel non è molto indicata per l'avviamento del motore, ma invece per i servizi? Quale è meglio utilizzare?
Sono in molti a pensare che il tipo di utilizzo di una batteria (avviamento o servizi) sia strettamente legato alla tecnologia costruttiva (liquido, AGM o gel), ma in verità non è affatto così!
Sono altre, infatti, le caratteristiche che rendono una batteria più adatta all'uno o all'altro utilizzo, e di norma hanno poco a che vedere con il fatto che sia AGM, al gel o altro.
Troviamo infatti in commercio batterie AGM adatte all'avviamento (quelle di cui sono dotate moltissime auto moderne), così come si trovano ottime batterie adatte ai servizi, con tecnologia ad elettrolita liquido.
In generale, una batteria per avviamento è progettata in modo da avere altissime correnti di spunto, ma per contro non è mai in grado di sopportare le cosiddette scariche profonde. In altre parole, una batteria di questo tipo, di solito non viene mai scaricata più del 10% della sua capacità nominale, e in questo modo la sua vita sarà di circa 4-5 anni.
Le batterie utilizzate per i servizi, invece, devono avere caratteristiche molto diverse. Non è importante che abbiano altissime correnti di spunto, ma invece devono resistere a molti cicli di scarica profonda senza accusare danni.
Una cosa comune a tutte le batterie al piombo è questa:
Il numero di cicli di carica/scarica che si potranno ottenere prima che la batteria "muoia" è inversamente proporzionale alla profondità di scarica. In altre parole, se prendiamo una qualsiasi batteria, questa potrà essere scaricata del 10% un certo numero di volte prima di buttarla. Ma se invece del 10% la scaricassimo del 50%, la stessa batteria durerebbe molto meno.
Ovvero: meno si scaricano le batterie, più durano.
Capito il concetto? Questo è SEMPRE vero.
Le batterie (tutte) sono corredate da una scheda tecnica in cui queste informazioni devono essere riportate.
Di solito è presente un grafico (o una tabella) che riporta il numero di cicli di vita della batteria in funzione della DOD (Depth Of Discharge) ovvero della profondità di scarica dei cicli stessi, tipo quello riportato qui sotto:
Quando scegliete una batteria per i servizi, dunque, l'unica cosa da fare (e che deve sempre essere fatta) è di verificare quanti cicli sopporta a profondità di scarica elevate (DOD > 50%). In questo modo avrete un'idea di quanti anni vi durerà.
Una batteria per avviamento, se scaricata molto, potrà durare anche meno di un anno, quando invece una buona batteria progettata per scariche profonde potrà durare 10 anni senza problemi, sottoponendola allo stesso uso.
Certo, una buona batteria per scariche profonde può costare il doppio o anche il triplo rispetto ad una batteria da avviamento, però in certi casi la spesa maggiore si ripaga nel tempo.
Quindi quando dovete comprare una nuova batteria... occhio ai dati tecnici. Lo stesso produttore ha quasi sempre diverse linee di batterie a listino, con prezzi e caratteristiche molto diverse, anche se realizzate tutte con la stessa tecnologia costruttiva.
Capito il concetto? Questo è SEMPRE vero.
Le batterie (tutte) sono corredate da una scheda tecnica in cui queste informazioni devono essere riportate.
Di solito è presente un grafico (o una tabella) che riporta il numero di cicli di vita della batteria in funzione della DOD (Depth Of Discharge) ovvero della profondità di scarica dei cicli stessi, tipo quello riportato qui sotto:
Quando scegliete una batteria per i servizi, dunque, l'unica cosa da fare (e che deve sempre essere fatta) è di verificare quanti cicli sopporta a profondità di scarica elevate (DOD > 50%). In questo modo avrete un'idea di quanti anni vi durerà.
Una batteria per avviamento, se scaricata molto, potrà durare anche meno di un anno, quando invece una buona batteria progettata per scariche profonde potrà durare 10 anni senza problemi, sottoponendola allo stesso uso.
Certo, una buona batteria per scariche profonde può costare il doppio o anche il triplo rispetto ad una batteria da avviamento, però in certi casi la spesa maggiore si ripaga nel tempo.
Quindi quando dovete comprare una nuova batteria... occhio ai dati tecnici. Lo stesso produttore ha quasi sempre diverse linee di batterie a listino, con prezzi e caratteristiche molto diverse, anche se realizzate tutte con la stessa tecnologia costruttiva.
Fonte: http://blog.veleggiando.it/